專利名稱：用于有源電力濾波器的電流采樣方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力濾波器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于有源電力濾波器的電流采樣方法。
背景技術(shù)：
長期以來，具有鐵心的電磁感應(yīng)式電流互感器(CT)在諧波治理和電流測量中的作用一直占主導(dǎo)地位。但是，隨著低壓380V工業(yè)及民用負(fù)載的大幅度增加，負(fù)載電流顯著增大，傳統(tǒng)的互感器不僅體積和重量加大、價格上升、防爆絕緣困難、安全性能下降，更主要的是它帶有鐵心，頻帶很窄，磁飽和時二次信號波形嚴(yán)重畸變，作為有源電力濾波器的信號采集時，波形畸變會導(dǎo)致有源電力濾波器無法檢測到真實的諧波，從而無法正常工作。
隨著電子技術(shù)的發(fā)展和微機(jī)的普及，基于羅氏線圈的電流互感器因為采用羅氏線圈作為一次電流傳感單元，具有線性度好，絕緣結(jié)構(gòu)簡單，無安全隱患，不含鐵心，無磁飽和現(xiàn)象，測量頻帶寬且準(zhǔn)確度高等優(yōu)良特性，得到了廣泛應(yīng)用。但是，由于羅氏線圈二次輸出電壓信號是一次電流信號的微分，要恢復(fù)出與一次電流成正比例的信號就必須添加相應(yīng)的積分環(huán)節(jié)。目前，羅氏線圈積分環(huán)節(jié)的實現(xiàn)方法有模擬和數(shù)字兩種方式。模擬積分算法總體來說易于實現(xiàn)、結(jié)構(gòu)簡單，但易受模擬器件分散性、溫漂、時漂特性，運算放大器失調(diào)電流、失調(diào)電壓和輸入阻抗的影響，而且電路中的低頻噪聲、電壓漂移和積分電路的相位響應(yīng)也影響模擬積分器，使得模擬積分器的性能并不十分穩(wěn)定。與模擬積分器相比，數(shù)字積分器具有更高的精度和穩(wěn)定性，相位特性優(yōu)良且結(jié)構(gòu)靈活、調(diào)節(jié)方便，具有廣泛的應(yīng)用場合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于有源電力濾波器的電流采樣方法，以克服有源電力濾波器負(fù)載電流采樣中所使用的傳統(tǒng)電磁感應(yīng)式互感器安裝不方便、易飽和、測量頻帶窄和諧波信號易畸變等問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案用于有源電力濾波器的電流采樣方法，利用有源電力濾波器的控制器自帶的模數(shù)轉(zhuǎn)換器及數(shù)字信號處理器，將開口式柔性羅氏線圈采集的負(fù)載電流微分信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，由數(shù)字信號處理器進(jìn)行數(shù)字積分，還原出真實的負(fù)載電流信號，直接用于有源電力濾波器的控制。開口式柔性羅氏線圈作為負(fù)載電流信號采集元件，其骨架使用可彎曲的柔性絕緣材料制作，被測負(fù)載電流穿過羅氏線圈。負(fù)載電流微分信號由開口式柔性羅氏線圈輸出后經(jīng)放大處理，直接送入有源電力濾波器的控制器。針對目前有源電力濾波器負(fù)載電流采樣中所使用的傳統(tǒng)電磁感應(yīng)式互感器存在的諸多問題，依據(jù)羅氏線圈的特性，發(fā)明人建立了一種用于有源電力濾波器的電流采樣方法，該法利用有源電力濾波器的控制器自帶的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)及數(shù)字信號處理器(DSP)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和信號積分，還原出真實的負(fù)載電流信號，直接用于有源電力濾波器的控制，而無需額外配置羅氏線圈積分器。本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點〈1>使用羅氏線圈取代傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)式電流互感器，解決了電磁式互感器頻帶窄、易飽和、波形易畸變從而導(dǎo)致有源電力濾波器因無法采集到準(zhǔn)確的諧波信息而無法正常工作的問題；〈2>采用開口式柔性羅氏線圈，解決了傳統(tǒng)電磁式互感器因體積大、不能彎曲而無法滿足工業(yè)現(xiàn)場安裝要求的 問題；〈3>使用有源電力濾波器的控制器自帶的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號處理器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和信號積分，將羅氏線圈微分信號還原成真實的負(fù)載電流信號，直接進(jìn)入有源電力濾波器控制算法中，減少了配置外部積分器的環(huán)節(jié)，提高了信號傳輸?shù)目煽啃院蛯崟r性，從而保障了有源電力濾波器的高性能和高可靠性。


圖I是本發(fā)明用于有源電力濾波器的電流采樣方法的示意圖。圖中1被測電流導(dǎo)體，2開口式羅氏線圈，3有源電力濾波器，4控制器，5運算放大器，6模數(shù)轉(zhuǎn)換器，7數(shù)字信號處理器。
具體實施例方式圖I顯示了本發(fā)明用于有源電力濾波器的電流采樣方法，圖中各部件功能如下開口式羅氏線圈2用于對被測電流導(dǎo)體I進(jìn)行電流測量，被測電流導(dǎo)體I穿過開口式羅氏線圈2，開口式羅氏線圈2輸出端與運算放大器5相連；運算放大器5用于對羅氏線圈2輸出的微弱信號進(jìn)行放大，以減少長距離傳輸造成的信號衰減，運算放大器5輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器6相連；模數(shù)轉(zhuǎn)換器6用于將運算放大器5傳輸過來的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，模數(shù)轉(zhuǎn)換器6輸出端與數(shù)字信號處理器7相連；數(shù)字信號處理器7用于對模數(shù)轉(zhuǎn)換器6輸出的數(shù)字信號進(jìn)行積分處理，得到被測電流導(dǎo)體I的真實電流信號，然后送入其預(yù)置的有源電力濾波器控制算法中，對有源電力濾波器3進(jìn)行控制；控制器4作為有源電力濾波器3的核心模塊，其內(nèi)部包括了模數(shù)轉(zhuǎn)換器6和數(shù)字信號處理器7等核心單元，完成對有源電力濾波器3的精確控制。如圖I所示，本發(fā)明電流采樣方法主要工作過程是羅氏線圈2對被測電流導(dǎo)體I進(jìn)行測量，將其大電流信號轉(zhuǎn)換成微分信號，經(jīng)過運算放大器5的放大后，送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器6中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器6將送入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送入數(shù)字信號處理器7，數(shù)字信號處理器7對模數(shù)轉(zhuǎn)換器6送入的數(shù)字信號進(jìn)行積分處理，得到被測電流導(dǎo)體I的真實電流信號，然后送入其預(yù)置的有源電力濾波器控制算法中，對有源電力濾波器3進(jìn)行控制。
權(quán)利要求
1.一種用于有源電力濾波器的電流采樣方法，其特征在于利用有源電力濾波器的控制器自帶的模數(shù)轉(zhuǎn)換器及數(shù)字信號處理器，將開口式柔性羅氏線圈采集的負(fù)載電流微分信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，由數(shù)字信號處理器進(jìn)行數(shù)字積分，還原出真實的負(fù)載電流信號，直接用于有源電力濾波器的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于有源電力濾波器的電流采樣方法，其特征在于所述開口式柔性羅氏線圈作為負(fù)載電流信號采集元件，其骨架使用可彎曲的柔性絕緣材料制作。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于有源電力濾波器的電流采樣方法，其特征在于所述負(fù)載電流微分信號由開口式柔性羅氏線圈輸出后經(jīng)放大處理，直接送入有源電力濾波器的控制器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于有源電力濾波器的電流采樣方法，該法依據(jù)羅氏線圈的特性，利用有源電力濾波器的控制器自帶的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)及數(shù)字信號處理器(DSP)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和信號積分，還原出真實的負(fù)載電流信號，直接用于有源電力濾波器的控制，而無需額外配置羅氏線圈積分器。應(yīng)用本發(fā)明可解決傳統(tǒng)電磁感應(yīng)式互感器存在的安裝不方便、易飽和、諧波信號易畸變等問題，提高了信號傳輸?shù)目煽啃院蛯崟r性，從而保障了有源電力濾波器的高性能和高可靠性。
文檔編號H02J3/01GK102969718SQ201210537060
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者楊露, 閻海山, 李茂鋒 申請人:廣西星宇智能電氣有限公司